数据类型转换的前提是,编译器知道如何对数据进行取舍

类其实也是一种数据类型,也可以发生数据类型转换,不过这种转换只有在基类和派生类之间才有意义,并且只能将派生类赋值给基类,包括将派生类对象赋值给基类对象、将派生类指针赋值给基类指针、将派生类引用赋值给基类引用,这在 C++ 中称为向上转型。相应地,将基类赋值给派生类称为向下转型。
向上转型非常安全,可以由编译器自动完成;向下转型有风险,需要程序员手动干预。

赋值的本质是将现有的数据写入已分配好的内存中,对象的内存只包含了成员变量,所以对象之间的赋值是成员变量的赋值,成员函数不存在赋值问题。

将派生类对象赋值给基类对象时,会舍弃派生类新增的成员,也就是“大材小用”

                   

这种转换关系是不可逆的,只能用派生类对象给基类对象赋值,而不能用基类对象给派生类对象赋值。理由很简单,基类不包含派生类的成员变量,无法对派生类的成员变量赋值。同理,同一基类的不同派生类对象之间也不能赋值。

需要注意的是,向上转型后通过基类的对象、指针、引用只能访问从基类继承过去的成员(包括成员变量和成员函数),不能访问派生类新增的成员。

要理解这个问题,还得从赋值的本质入手。赋值实际上是向内存填充数据,当数据较多时很好处理,舍弃即可;本例中将 b 赋值给 a 时(执行a=b;语句),成员 m_b 是多余的,会被直接丢掉,所以不会发生赋值错误。但当数据较少时,问题就很棘手,编译器不知道如何填充剩下的内存;如果本例中有b= a;这样的语句,编译器就不知道该如何给变量 m_b 赋值,所以会发生错误。

#include <iostream>
using namespace std; //基类A
class A{ public: A(int a); public: void display(); protected: int m_a; }; A::A(int a): m_a(a){ } void A::display(){ cout<<"Class A: m_a="<<m_a<<endl; } //中间派生类B
class B: public A{ public: B(int a, int b); public: void display(); protected: int m_b; }; B::B(int a, int b): A(a), m_b(b){ } void B::display(){ cout<<"Class B: m_a="<<m_a<<", m_b="<<m_b<<endl; } //基类C
class C{ public: C(int c); public: void display(); protected: int m_c; }; C::C(int c): m_c(c){ } void C::display(){ cout<<"Class C: m_c="<<m_c<<endl; } //最终派生类D
class D: public B, public C{ public: D(int a, int b, int c, int d); public: void display(); private: int m_d; }; D::D(int a, int b, int c, int d): B(a, b), C(c), m_d(d){ } void D::display(){ cout<<"Class D: m_a="<<m_a<<", m_b="<<m_b<<", m_c="<<m_c<<", m_d="<<m_d<<endl; } int main(){ A *pa = new A(1); B *pb = new B(2, 20); C *pc = new C(3); D *pd = new D(4, 40, 400, 4000); pa = pd; pa -> display(); pb = pd; pb -> display(); pc = pd; pc -> display(); cout<<"-----------------------"<<endl; cout<<"pa="<<pa<<endl; cout<<"pb="<<pb<<endl; cout<<"pc="<<pc<<endl; cout<<"pd="<<pd<<endl; return 0; }

结果

Class A: m_a=4
Class B: m_a=4, m_b=40
Class C: m_c=400
-----------------------
pa=0x9b17f8
pb=0x9b17f8
pc=0x9b1800
pd=0x9b17f8

本例中定义了多个对象指针,并尝试将派生类指针赋值给基类指针。与对象变量之间的赋值不同的是,对象指针之间的赋值并没有拷贝对象的成员,也没有修改对象本身的数据,仅仅是改变了指针的指向。

1) 通过基类指针访问派生类的成员

我们将派生类指针 pd 赋值给了基类指针 pa,从运行结果可以看出,调用 display() 函数时虽然使用了派生类的成员变量,但是 display() 函数本身却是基类的。也就是说,将派生类指针赋值给基类指针时,通过基类指针只能使用派生类的成员变量,但不能使用派生类的成员函数

pa 本来是基类 A 的指针,现在指向了派生类 D 的对象,这使得隐式指针 this 发生了变化,也指向了 D 类的对象,所以最终在 display() 内部使用的是 D 类对象的成员变量,相信这一点不难理解。

编译器虽然通过指针的指向来访问成员变量,但是却不通过指针的指向来访问成员函数:编译器通过指针的类型来访问成员函数。对于 pa,它的类型是 A,不管它指向哪个对象,使用的都是 A 类的成员函数。

概括起来说就是:编译器通过指针来访问成员变量,指针指向哪个对象就使用哪个对象的数据;编译器通过指针的类型来访问成员函数,指针属于哪个类的类型就使用哪个类的函数

2) 赋值后值不一致的情况

本例中我们将最终派生类的指针 pd 分别赋值给了基类指针 pa、pb、pc,按理说它们的值应该相等,都指向同一块内存,但是运行结果却有力地反驳了这种推论,只有 pa、pb、pd 三个指针的值相等,pc 的值比它们都大。也就是说,执行pc = pd;语句后,pc 和 pd 的值并不相等。

这非常出乎我们的意料,按照我们通常的理解,赋值就是将一个变量的值交给另外一个变量,不会出现不相等的情况,究竟是什么导致了 pc 和 pd 不相等呢?

我们通常认为,赋值就是将一个变量的值交给另外一个变量,这种想法虽然没错,但是有一点要注意,就是赋值以前编译器可能会对现有的值进行处理。例如将 double 类型的值赋给 int 类型的变量,编译器会直接抺掉小数部分,导致赋值运算符两边变量的值不相等。

将派生类引用赋值给基类引用

引用在本质上是通过指针的方式实现的。既然基类的指针可以指向派生类的对象,那么我们就有理由推断:基类的引用也可以指向派生类的对象,并且它的表现和指针是类似的。
引用和指针的表现之所以如此类似,是因为引用和指针并没有本质上的区别,引用仅仅是对指针进行了简单封装

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